transporte electrico


2.- El modelo de Drude

Este modelo para conducción eléctrica fue desarrollado hacia el 1900 por Paul Drune para explicar las propiedades de transporte de electrones en materiales(especialmente en metales). El modelo de Drude proporciona una base de la mecánica clásica para la conductividad de los metales, se basa en la aplicación de la teoría cinética a los electrones en un sólido.Proporciona resultados razonables, aun cuando actualmente ha sido superado por el correspondiente modelo cuántico basado en la teoría de bandas de conducción.

Suposiciones:

Después de una colisión,los electrones se mueven libremente. Se desprecian las interacciones: electrón–electrón (aproximación de electrones independientes), electrón-ion (aproximación de electrones libres).

Las colisionescon los iones son eventos instantáneos que cambian abruptamente la velocidad de los electrones. Las colisiones entre electrones no son importantes (gas de electrones clásicos).

El tiempo medioentre colisiones es τ, es decir, un electrón choca con probabilidad 1/τ por unidad de tiempo. El tiempo τ se conoce como: tiempo de relajación, tiempo de colisión o tiempo libre medio.

Los electronesalcanzan un equilibrio con su entorno sólo a través de colisiones. Estas colisiones se suponen que mantienen el equilibrio termodinámico local de la siguiente manera; después de una colisión elelectrón emerge con una velocidad cuya dirección es completamente al azar y con una magnitud dada por la temperatura en el lugar de la colisión.

Problemática

Este modelo ofrece una buenaexplicación para la conductividad de CC y CA en metales, el efecto Hall, y la conductividad térmica (debida a electrones) en metales, pero falla al no proveer una explicación para la disparidad entre lascapacidades caloríficas de los metales en comparación con la de los materiales aislantes. En un aislador eléctrico, se esperaría que la capacidad calórica sea cero dado que no existen electrones libres....